Experimental Investigation on the Performance of R744/R404a Cascade Refrigeration System

Abstract

Synthetic refrigerants are being called off or laid up because of their negative effects on the ozone which are used in refrigeration industry nowadays. Refrigeration systems using synthetic compounds as a refrigerant are caused large amount of greenhouse gases emission to atmosphere due to the leakage in the systems. Therefore, proposing less harmful and environmental friendly alternative refrigerants for such systems is obligatory. CO2 is one of the alternative refrigerants with no harmful effects on global warming and ozone layer. But having low critical pressure and high operating pressure obliges the system to meet some consideration during design. Researches on the systems using CO2 as refrigerant are increasingrecently to design and develop such systems. in this study, an experimental facility is set up based on the international standards. and using this facility, a cascade system with a refrigeration capacity of 7,75 kW is tested at the specified conditions. Using data collected from several components the COP and performance calculations of the designed system have been realized.

Özet

Soğutma sistemlerinde kullanılan kloro-floro hidrokarbonların çevreye ve ozona zararlı olmalarından dolayı daha çevreci ve doğal soğutucu akışkanların bu bileşiklerle değiştirilmesi zorunlu hale gelmiştir. Doğal soğutucu akışkanlardan CO2 gazı küresel ısınmaya etkisi olmayan ve ozon tabakasına zarar vermeyen önemli alternatiflerden biridir. Ancak kritik nokta civarında veya üzerinde ısı geçişi nedeniyle ortaya çıkan performans katsayısındaki düşüş ve yüksek çalışma basınçları nedeniyle bir takım tasarım gereksinimine ihtiyaç duyulmuştur. Dolayısıyla CO2 soğutucu akışkanı ile çalışan soğutma sistemleri tasarımı, geliştirilmesi ve uygulanması konusunda son yıllarda yapılan araştırmalar gittikçe artmaktır. Bu çalışmada uluslararası standartlara uygun olarak tasarlanmış bir test düzeneği kullanılarak R404a ve CO2 gazlarının kullanıldığı bir kaskat soğutma sisteminin performans testleri gerçekleştirilmiştir. Söz konusu sistemde 7,75 kW soğutma kapasitesine sahip evaporatör kullanılarak test odalarında istenilen standart test şartları sağlanmaya çalışılmıştır. Çeşitli noktalardan yapılan ölçümler kullanılarak sistem COP değeri hesaplanmıştır.